光伏发电实训系统
一、设备组成
JY-SPV02型光伏发电实训系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、逆变与负载系统、储能与监控系统四个部分组成，如图所示。
1、设备尺寸：光伏供电装置1610×1010×1550mm
实训柜1000×1000×2000mm
2、场地面积：12平方米
二、各单元介绍
1、 光伏供电装置
（1）、光伏供电装置的组成
光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成，如下图所示。
图2 光伏供电装置
4块光伏电池组件并联组成光伏电池方阵，光线传感器安装在光伏电池方阵中央。2盏300W的投射灯安装在摆杆支架上，摆杆底端与减速箱输出端连接，减速箱输入端连接单相交流电动机。电动机旋转时，通过减速箱驱动摆杆作圆周摆动。摆杆底端与底座支架连接部分安装了接近开关和微动开关，用于摆杆位置的限位和保护。水平和俯仰方向运动机构由水平运动减速箱、俯仰运动减速箱、直流电动机、接近开关和微动开关组成。直流电动机旋转时，水平运动减速箱驱动光伏电池方阵作向东方向或向西方向的水平移动、俯仰运动减速箱驱动光伏电池方阵作向北方向或向南方向的俯仰移动，接近开关和微动开关用于光伏电池方阵位置的限位和保护。
2、光伏供电系统
(1)、光伏供电系统的组成
光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、ARM控制单元、接口单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等组成。
（2）、控制方式
光伏电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线端子等组成。
光伏输出显示单元主要由直流电流表、直流电压表、接线端子等组成。
光伏供电控制单元主要由选择开关、急停按钮、带灯按钮、接线端子等组成。
（3）、ARM控制单元和接口单元
蓄电池的充电过程及充电保护由ARM控制单元、接口单元及程序完成，蓄电池的放电保护由ARM控制单元、接口单元及继电器完成，当蓄电池放电电压低于规定值，ARM控制单元输出信号驱动继电器工作，继电器常闭触点断开，切断蓄电池的放电回路。
（4）、蓄电池组
蓄电池组选用4节阀控密封式铅酸蓄电池
3、逆变与负载系统
（1）、逆变与负载系统的组成
逆变与负载系统主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、逆变器、逆变器参数检测模块、变频器、三相交流电机、发光管舞台灯光模块、警示灯、接线排、断路器、网孔架等组成。
①逆变电源控制单元
逆变电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线端子等组成。
②逆变输出显示单元
逆变输出显示单元主要由交流电流表、交流电压表、接线端子等组成。
（2）、逆变器
逆变器是将低压直流电源变换成高压交流电源的装置，逆变器的种类很多, 各自的具体工作原理、工作过程不尽相同。本实训装置使用的逆变器由DC-DC升压PWM控制芯片单元、驱动+升压功率MOS管单元、升压变压器、SPWM芯片单元、高压驱动芯片单元、全桥逆变功率MOS管单元、LC滤波器组成。
4、监控系统
（1）、监控系统组成
监控系统主要由一体机、键盘、鼠标、接线排、电源插座、通信线、微软操作系统软件、力控组态软件组成。
（2）、监控系统功能
1）通信
监控系统与控制器、PLC、仪表进行通信。
2）界面
①监控系统具有主界面，光伏供电系统界面，逆变与负载系统界面，光伏能量转换界面，分别显示各自的运行状态参数。
②光伏供电系统界面设置相应的按钮，实现光伏电池方阵自动跟踪。
③具有光伏发电采集报表，记录光伏输出电压、电流；逆变与负载系统的逆变输出电压、电流、功率等数据并打印数据报表。
三、主要实验实训内容
实验实训内容涉及光伏供电装置、光伏供电系统、逆变与负载系统、监控系统的安装、接线、调试和分析：
1）、光伏供电装置的安装与接线；
2）、光伏供电系统部分器件的安装、接线与调试；
3）、光伏电池方阵输出特性测试；
4）、蓄电池组充放电参数的测试；
5）、逆变与负载系统部分器件的安装、接线与调试；
6）、逆变器相关参数测试、逆变器输出参数测试；
7）、逆变器相关数据的下载设置与测试；
8）、相关电路模块的焊接；
9）、监控系统与各单元的通信；
10）、监控系统组态界面的操作；
四、 主要技术参数
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一、光伏供电装置 |
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序号 |
名称 |
技术参数 |
数量 |
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1 |
电池组件 |
功率：20W |
4 |
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2 |
追日传感器 |
输出电压：0-5V |
1 |
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3 |
投射灯 |
摆臂机构：涡轮蜗杆结构（2个减速箱）
电压：220V |
2 |
|
4 |
追日机构 |
结构：涡轮蜗杆结构（减速箱） |
1 |
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二、光伏供电系统 |
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序号 |
名称 |
技术参数 |
数量 |
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1 |
电源控制单元 |
含漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯、电源插座 |
1 |
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2 |
光伏控制电源单元 |
含漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯 |
1 |
|
3 |
触摸屏 |
7",彩色 |
1 |
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4 |
充、放电控制器 |
核心板，接口底板，信号处理板 |
1 |
|
5 |
直流输入单元 |
电流表：PA1951-AK1G，DC 0-5A |
1 |
|
6 |
光伏供电控制单元 |
电池板跟踪方向：东、南、西、北 |
1 |
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8 |
PLC |
S7-200 CPU226 |
1 |
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9 |
可调电阻 |
范围：0-1000Ω，无级可调（有刻度） |
1 |
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三、逆变与负载系统 |
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序号 |
名称 |
技术参数 |
数量 |
|
1 |
逆变输出显示单元 |
电流表：AC 0-5A |
1 |
|
2 |
逆变控制电源单元 |
含漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯 |
1 |
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3 |
逆变装置 |
输入电压：DC12V 输入电压范围：DC9.5V-15.5V 输出电压：AC180~220V可调±5% 额定输出电流：1.4A 输出频率：50Hz~60Hz可调±0.5Hz 额定功率：300VA 输出波形：正弦波 波形失真：＜5% 转换效率：＞85% |
1 |
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4 |
开关电源 |
型号：DR-120-24 |
1 |
|
5 |
变频器 |
FR-D720S-0.4K-CHT |
1 |
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6 |
电机负载 |
功率：20W |
1 |
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7 |
模拟舞台灯光负载 |
二极管字样为“KNT”的发光模块 |
1 |
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8 |
阀控密封式铅酸蓄电池 |
容量 12V 18Ah/20HR 重量 1.9kg 尺寸 345mm×195mm×20mm |
2 |
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四、监控系统 |
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序号 |
名称 |
技术参数 |
数量 |
|
1 |
工控机 |
5个串口，含键盘鼠标 |
1 |
|
2 |
组态软件 |
力控6.1 |
1 |
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五、实验台 |
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序号 |
名称 |
技术参数 |
数量 |
|
1 |
网孔板 |
竖式网孔板基本结构：下方为工具箱+4个轮子，上方为竖式网孔板 |
3合1 |
|
2 |
微软操作系统软件 |
Window XP |
1 |
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3 |
通讯电缆 |
0.3mm²双芯屏蔽线 |
1 |
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4 |
实验指导书 |
光伏发电设备实训指导书 |
1 |
